बेहतर सेल-आसंजन के लिए गीले रसायन विज्ञान और पेप्टाइड स्थिरीकरण Polytetrafluoroethylene पर
Summary
Cell-adhesiveness is key to many approaches in biomaterial research and tissue engineering. A step-by-step technique is presented using wet-chemistry for the surface modification of the important polymer PTFE with peptides.
Abstract
Endowing सामग्री सेल चिपकने वाला गुणों के साथ सतह biomaterial अनुसंधान और ऊतक इंजीनियरिंग में एक आम रणनीति है। यह पहले से ही मंजूरी दे दी पॉलिमर चिकित्सा के क्षेत्र में एक लंबे समय से उपयोग किया है कि क्योंकि इन सामग्रियों को अच्छी तरह से नए संश्लेषित पॉलिमर की शुरूआत बचा जा सकता है, के साथ जुड़े और कानूनी मुद्दे हैं के लिए विशेष रूप से दिलचस्प है। Polytetrafluoroethylene (PTFE) संवहनी ग्राफ्ट के निर्माण के लिए सबसे अक्सर कार्यरत सामग्री में से एक है, लेकिन बहुलक कोशिका आसंजन सुविधाओं को बढ़ावा देने का अभाव है। Endothelialization, यानी, ग्राफ्ट endothelial कोशिकाओं की एक परत के साथ मिला हुआ भीतरी सतह की पूरी कवरेज अनुकूलतम प्रदर्शन के लिए महत्वपूर्ण माना जाता है, मुख्य रूप से कृत्रिम इंटरफेस के thrombogenicity को कम करने से।
इस अध्ययन पेप्टाइड संशोधित PTFE पर endothelial कोशिकाओं के विकास की जांच और असंशोधित सब्सट्रेट पर प्राप्त उन लोगों के लिए इन परिणामों की तुलना। साथ युग्मनendothelial सेल चिपकने वाला पेप्टाइड Arg-ग्लू-एएसपी-वैल (REDV) बाद में विकार कदम के द्वारा पीछा किया, Fluorin युक्त बहुलक अभिकर्मक सोडियम naphthalenide का उपयोग कर के सक्रियण के माध्यम से किया जाता है। सेल संस्कृति मानव नाल की शिरा endothelial कोशिकाओं (HUVECs) और उत्कृष्ट सेलुलर विकास का उपयोग कर पेप्टाइड स्थिर सामग्री पर एक दो सप्ताह की अवधि में प्रदर्शन किया है पूरा किया है।
Introduction
चिकित्सा में इस्तेमाल किया विभिन्न पॉलिमर कि कुछ समय बढ़ाया biocompatibility, यानी, सेल चिपचिपाहट की कमी है, fibrotic encapsulation और thrombogenicity की प्रेरण प्रदर्शन नहीं करते के लिए अनुमोदित किया गया है, कुछ का उल्लेख करने के लिए। biomaterial और जैविक प्रणाली के बीच बातचीत मुख्य रूप से प्रत्यारोपण की सतह पर जगह लेता है। एक परिणाम के रूप में, अनुसंधान के क्रम में एक वांछित आवेदन के लिए उपयुक्त गुण बनाने के लिए सामग्री के थोक गुण अप्रभावित जाते वक्त में सतह संशोधन पर ध्यान केंद्रित किया है। Polytetrafluoroethylene (PTFE) एक physiologically अक्रिय बहुलक के रूप में इस तरह के हर्निया शल्य जाल 1, चिकित्सा बंदरगाहों 2 और, सबसे महत्वपूर्ण बात, नाड़ी ग्राफ्ट 3 के रूप में कई चिकित्सा क्षेत्र में इस्तेमाल किया जाता है।
विशेष रूप से रक्त से संपर्क स्थितियों में PTFE के हाइड्रोफोबिक प्रकृति, प्लाज्मा घटकों की और एक परिणाम के रूप में प्लेटलेट आसंजन unspecific सोखना कारण अक्सर thromboti में जिसके परिणामस्वरूपसी घटनाओं और भ्रष्टाचार 4 का रोड़ा। इसके अलावा, PTFE, सबसे पॉलिमर की तरह, सेलुलर आसंजन और कवरेज जो एक वांछनीय सुविधा संवहनी भ्रष्टाचार 5 के भीतरी (ल्यूमिनल) सतह पर endothelial कोशिकाओं (ईसीएस) के एक लाभकारी परत के गठन को प्रेरित करने के लिए होगा का समर्थन नहीं करता। एक biomimetic endothelium अपनी प्राकृतिक बराबर के कार्यों में से कई, विशेष रूप से अपने antithrombogenic गुण 6 को पूरा करने की उम्मीद है। एक सामान्य biomimetic संशोधन रणनीति विशेष रूप से सेल चिपचिपाहट के साथ सामग्री endowing सामग्री थोक गुण अप्रभावित जाते वक्त की अवधारणा पर आधारित है। इसके अलावा, प्लेटलेट आसंजन विरोधी चिपकने वाला (एंटी-दूषण) विशेषताओं 7 को शामिल करके कम किया जा सकता है। विभिन्न पेप्टाइड्स – ज्यादातर बाह्य मैट्रिक्स के प्रोटीन से निकाली गई – वर्णित किया गया है कि दृढ़ता से सेलुलर रिसेप्टर्स के लिए बाध्य, इंटेग्रिन 8 के वर्ग से संबंधित द्वारा सेल आसंजन बढ़ाने के लिए। होनाइस संबंध में सेंट प्रसिद्ध उदाहरण पेप्टाइड Arg-Gly-एएसपी (RGD) है कि सबसे अधिक प्रकार की कोशिकाओं के साथ सूचना का आदान प्रदान होता है। अन्य अमीनो एसिड दृश्यों इंटेग्रिन विशेष रूप से विशिष्ट कोशिकाओं पर व्यक्त द्वारा मान्यता प्राप्त हैं। उदाहरण के लिए, Arg-ग्लू-एएसपी-वैल (REDV) और Tyr-इले-Gly-SER-Arg (YIGSR) एक विशिष्ट तरीके से 9 में ईसीएस के लिए बाध्य करने के लिए पाया गया है। ऐसे पेप्टाइड्स के सहसंयोजक स्थिरीकरण धातुओं और पॉलिमर 10,11 सहित स्वाभाविक गैर चिपकने वाली सामग्री के ढेर सारे पर बाहर किया गया है।
झरझरा PTFE, और अधिक ठीक से विस्तार PTFE (ePTFE) – पॉलीथीन terephthalate (पीईटी) के साथ – नाड़ी के उत्पादन के लिए सबसे महत्वपूर्ण सामग्री grafts 12 है। ऐसे प्लाज्मा संशोधन के रूप में 13 या रासायनिक तरीकों 14 से उचित उपचार के लिए स्थापित शारीरिक तकनीक, तथ्य यह है कि झरझरा और / या ट्यूबलर संरचना pores या लुमेन क्रमशः अंदर आसानी से इलाज नहीं कर रहे हैं द्वारा बाधा उत्पन्न कर रहे हैं। गीले रसायन विज्ञानPTFE पर Fluorin युक्त बहुलक है कि ज्यादातर रासायनिक हमलों में 15 को तैयार नहीं की अत्यधिक जड़ प्रकृति की वजह से एक मुश्किल काम है।
इस पत्र में हम एक सहसंयोजक संशोधन रणनीति के लिए एक अपेक्षाकृत सरल विधि का वर्णन है। PTFE bondable प्रस्तुत करने के लिए एक प्रक्रिया से अनुकूलित, कार्य समूहों सामग्री सतह कि जैविक रूप से सक्रिय अणुओं के आगे विकार के लिए लंगर अंक के रूप में काम पर बनाया गया था।
Protocol
Representative Results
Discussion
PTFE की सतह संशोधन प्रोटोकॉल का विस्तृत वर्णन बहुलक रीढ़ की हड्डी से फ्लोरीन के उन्मूलन के साथ शुरू करने के रूप में 6 चित्र में दर्शाया लगातार चरणों के होते हैं। एक परिणाम के रूप में, एक परत का गठन कि?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to acknowledge the help of Walter Scholdei (Max-Planck-Institute for Polymer Research, Mainz, Germany.
Materials
| PTFE foil 0.5 mm | Cadillac Plastic | n/a | |
| REDV peptide | Genecust | n/a | custom synthesis >95 % purity |
| iso-propanol | Sigma Aldrich | 34965 | |
| tetrahydrofurane (THF) | Sigma Aldrich | 401757 | |
| dimethylsulfoxide | Sigma Aldrich | D8418 | |
| molecular sieve 3Å | Sigma Aldrich | 208574 | |
| sodium metal | Sigma Aldrich | 483745 | |
| phosphate buffered saline (PBS) | Sigma Aldrich | D8537 | |
| naphthalene | Sigma Aldrich | 147141 | |
| hydrogen peroxide 30 % | Sigma Aldrich | 95321 | |
| trichloroacetic acid | Sigma Aldrich | T6399 | |
| diethylene glycol diglycidyl ether | Sigma Aldrich | 17741 | |
| hexamethylene diisocyanate (HMDI) | Sigma Aldrich | 52650 | |
| Calcein-AM | Sigma Aldrich | 56496 | |
| sodium bicarbonate | Sigma Aldrich | S6014 | |
| sodium azide | Sigma Aldrich | 71290 | |
| 24 well plates | Greiner-Bio-One | 662 160 | |
| ATR-FTIR spectrophotometer Nicolet Magna-IR 850 | Nicolet | n/a | |
| fluorescence microscope Olympus X-70 | Olympus | n/a | |
| humbilical vein endothelial cells (HUVECs) | Lonza | n/a | |
| ePTFE vascular graft | Gore | n/a |
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